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超聲波清洗機(jī)的使用及清洗工藝
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作者:東莞福樂機(jī)械設(shè)備有限公司
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發(fā)布時(shí)間: 2020-10-29
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超聲波清洗機(jī)的使用及清洗工藝
超聲波清洗是將超聲波的振動(dòng)能量傳播到清洗液中，利用兩者的綜合作用，來清除被清洗件上的污垢。
超聲波清洗在工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛，主要用于對(duì)零、部件清洗要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合，如零件在精加工過程中的清洗、裝配前的清洗、幾何形狀復(fù)雜(多孔、深孔、彎孔、盲孔、微孔)的孔類零件的清洗，以及污垢粘附較牢的中小型零件的清洗。 超聲波清洗除了能清除零、部件表面的油污外，對(duì)于零件表面殘留的研磨膏、拋光膏等膏狀污垢也有良好的清洗效果。此外，還可用來清除零件表面輕度的銹蝕層或氧化層。超聲波清洗對(duì)于清除積碳效果很好(需采用專門配制的清洗液)，并已有較成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。 在內(nèi)燃機(jī)車制造及修理部門，已將超聲波清洗應(yīng)用于一些中、小型零件和精密偶件的清洗，如缸蓋、滾動(dòng)軸承、齒輪、閥類零件、泵類零件、各種濾清元件、短軸、高壓油泵柱塞副、噴油器針閥副、高壓油泵出油閥副等的清洗。 在國外，已采用大功率的超聲波清洗設(shè)備，來清洗柴油機(jī)機(jī)體及機(jī)車上的大型零、部件。我國有的柴油機(jī)修理工廠也開始采用大功率的超聲波清洗機(jī)來清洗待修理的柴油機(jī)機(jī)體(缸徑為150～230毫米)，并取得了理想的清洗效果。 采用超聲波清洗，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，清洗質(zhì)量好，清洗效率高，而且易于實(shí)現(xiàn)零、部件清洗自動(dòng)化，
因而是一種很有發(fā)展前途的清洗方法。
一、超聲波清洗原理 超聲波在本質(zhì)上和聲波是一樣的，都是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程，超聲波和聲波的區(qū)別僅在于頻率范圍的不同。 聲波是指人耳能聽到的聲音，一般認(rèn)為聲波的頻率在20～20000赫范圍內(nèi)，而振動(dòng)頻率超過20千赫以上的聲波則稱為超聲波。超聲波中振動(dòng)頻率在100千赫以下的稱為低頻超聲波；振動(dòng)頻率在100千赫以上到數(shù)十兆赫的稱為高頻超聲波。用于清洗的超聲波所采用的頻率為20～400千赫，屬于低頻及高頻超聲波的范圍。 超聲波清洗時(shí)，在超聲波的作用下，機(jī)械振動(dòng)傳到清洗槽內(nèi)的清洗液中，使清洗液體內(nèi)交替出現(xiàn)疏密相間的振動(dòng)，液體不斷受到拉伸和壓縮。疏的地方受到拉伸，形成微氣泡(空穴)；密的地方受到壓縮。由于清洗液內(nèi)部受超聲波的振動(dòng)而頻繁地拉伸和壓縮，其結(jié)果使微氣泡不斷地產(chǎn)生和不斷地破裂。微氣泡破裂時(shí)，周圍的清洗液以巨大的速度從各個(gè)方向伸向氣泡的中心，產(chǎn)生水擊。這種現(xiàn)象可以通過肉眼直接觀察到，即在清洗液中可以看到有劇烈活動(dòng)的氣泡，而且清洗液上下對(duì)流。此時(shí)若將手指浸入清洗液中，則有強(qiáng)烈針刺的感覺。上述這種現(xiàn)象稱為超聲空化作用。 在超聲空化作用一定時(shí)間后，被清洗件上的污垢逐漸脫落(當(dāng)然也有清洗液本身的作用在內(nèi))，這就是超聲波清洗的基本原理。 較長(zhǎng)時(shí)間的超聲空化作用，會(huì)使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落，這稱為空化的浸蝕作用。 超聲沖擊波能在液體中產(chǎn)生微沖流，具有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，具有乳化作用。 超聲空化的產(chǎn)生是依附于空化核進(jìn)行的，而被清洗件表面的縫隙正好是空化核的中心。 總之，超聲波清洗是超聲空化作用、浸蝕作用、攪拌作用、乳化作用及空化核作用的綜合表現(xiàn)。其中空化作用在超聲波清洗中是起主要作用的，它能破壞污垢微粒在被清洗件表面的粘附狀態(tài)。再加上微沖流的作用，使清洗液產(chǎn)生振動(dòng)和攪拌，將污垢從被清洗件表面清除干凈。而乳化作用則使清洗下來的油污很快地分散、乳化在清洗液中。 應(yīng)當(dāng)指出，超聲波清洗過程中，除了超聲波的上述作用外，還有所采用的清洗液的浸潤、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其結(jié)果必然大大加速清洗過程，提高清洗效果。
二、超聲波清洗設(shè)備 超聲波清洗設(shè)備主要由超聲波發(fā)生器及清洗槽兩大部分組成。在被清洗件批量較大的情況下，還附有清洗液循環(huán)裝置；有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)清洗過程自動(dòng)化，還附有被清洗件傳送裝置。 一般情況下，超聲波發(fā)生器和清洗槽是兩個(gè)結(jié)構(gòu)上互相獨(dú)立的裝置，它們之間僅用一根電纜線連接起來，以傳送電功率。但也有的超聲波清洗設(shè)備是將發(fā)生器與清洗槽組合為一體的。 超聲波發(fā)生器是產(chǎn)生超聲頻電信號(hào)的功率源。常用的超聲波發(fā)生器從結(jié)構(gòu)上分為:電子管式、晶體管式、可控硅管式和高頻電機(jī)式四種。其中可控硅管式超聲波發(fā)生器體積小、效率高、操作簡(jiǎn)便。CFS-3型超聲波發(fā)生器就屬于這種類型。 超聲波發(fā)生器的外部結(jié)構(gòu)為一箱體，內(nèi)裝有各種電氣元件。為了保證這些電氣元件的正常工作，在功率較大的超聲波發(fā)生器內(nèi)還裝有冷卻風(fēng)扇。發(fā)生器外部設(shè)有控制臺(tái)，控制臺(tái)上設(shè)有電源開關(guān)、高壓開關(guān)、功率調(diào)節(jié)旋鈕、頻率調(diào)節(jié)旋鈕以及顯示陰極電流和屏極電壓的電流、電壓表。可控硅管式超聲波發(fā)生器無頻率調(diào)節(jié)旋鈕。 超聲波清洗槽由不銹鋼槽體、換能器及支架等組成。
超聲波清洗是將超聲波的振動(dòng)能量傳播到清洗液中，利用兩者的綜合作用，來清除被清洗件上的污垢。
超聲波清洗在工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛，主要用于對(duì)零、部件清洗要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合，如零件在精加工過程中的清洗、裝配前的清洗、幾何形狀復(fù)雜(多孔、深孔、彎孔、盲孔、微孔)的孔類零件的清洗，以及污垢粘附較牢的中小型零件的清洗。 超聲波清洗除了能清除零、部件表面的油污外，對(duì)于零件表面殘留的研磨膏、拋光膏等膏狀污垢也有良好的清洗效果。此外，還可用來清除零件表面輕度的銹蝕層或氧化層。超聲波清洗對(duì)于清除積碳效果很好(需采用專門配制的清洗液)，并已有較成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。 在內(nèi)燃機(jī)車制造及修理部門，已將超聲波清洗應(yīng)用于一些中、小型零件和精密偶件的清洗，如缸蓋、滾動(dòng)軸承、齒輪、閥類零件、泵類零件、各種濾清元件、短軸、高壓油泵柱塞副、噴油器針閥副、高壓油泵出油閥副等的清洗。 在國外，已采用大功率的超聲波清洗設(shè)備，來清洗柴油機(jī)機(jī)體及機(jī)車上的大型零、部件。我國有的柴油機(jī)修理工廠也開始采用大功率的超聲波清洗機(jī)來清洗待修理的柴油機(jī)機(jī)體(缸徑為150～230毫米)，并取得了理想的清洗效果。 采用超聲波清洗，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，清洗質(zhì)量好，清洗效率高，而且易于實(shí)現(xiàn)零、部件清洗自動(dòng)化，
因而是一種很有發(fā)展前途的清洗方法。
一、超聲波清洗原理 超聲波在本質(zhì)上和聲波是一樣的，都是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程，超聲波和聲波的區(qū)別僅在于頻率范圍的不同。 聲波是指人耳能聽到的聲音，一般認(rèn)為聲波的頻率在20～20000赫范圍內(nèi)，而振動(dòng)頻率超過20千赫以上的聲波則稱為超聲波。超聲波中振動(dòng)頻率在100千赫以下的稱為低頻超聲波；振動(dòng)頻率在100千赫以上到數(shù)十兆赫的稱為高頻超聲波。用于清洗的超聲波所采用的頻率為20～400千赫，屬于低頻及高頻超聲波的范圍。 超聲波清洗時(shí)，在超聲波的作用下，機(jī)械振動(dòng)傳到清洗槽內(nèi)的清洗液中，使清洗液體內(nèi)交替出現(xiàn)疏密相間的振動(dòng)，液體不斷受到拉伸和壓縮。疏的地方受到拉伸，形成微氣泡(空穴)；密的地方受到壓縮。由于清洗液內(nèi)部受超聲波的振動(dòng)而頻繁地拉伸和壓縮，其結(jié)果使微氣泡不斷地產(chǎn)生和不斷地破裂。微氣泡破裂時(shí)，周圍的清洗液以巨大的速度從各個(gè)方向伸向氣泡的中心，產(chǎn)生水擊。這種現(xiàn)象可以通過肉眼直接觀察到，即在清洗液中可以看到有劇烈活動(dòng)的氣泡，而且清洗液上下對(duì)流。此時(shí)若將手指浸入清洗液中，則有強(qiáng)烈針刺的感覺。上述這種現(xiàn)象稱為超聲空化作用。 在超聲空化作用一定時(shí)間后，被清洗件上的污垢逐漸脫落(當(dāng)然也有清洗液本身的作用在內(nèi))，這就是超聲波清洗的基本原理。 較長(zhǎng)時(shí)間的超聲空化作用，會(huì)使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落，這稱為空化的浸蝕作用。 超聲沖擊波能在液體中產(chǎn)生微沖流，具有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，具有乳化作用。 超聲空化的產(chǎn)生是依附于空化核進(jìn)行的，而被清洗件表面的縫隙正好是空化核的中心。 總之，超聲波清洗是超聲空化作用、浸蝕作用、攪拌作用、乳化作用及空化核作用的綜合表現(xiàn)。其中空化作用在超聲波清洗中是起主要作用的，它能破壞污垢微粒在被清洗件表面的粘附狀態(tài)。再加上微沖流的作用，使清洗液產(chǎn)生振動(dòng)和攪拌，將污垢從被清洗件表面清除干凈。而乳化作用則使清洗下來的油污很快地分散、乳化在清洗液中。 應(yīng)當(dāng)指出，超聲波清洗過程中，除了超聲波的上述作用外，還有所采用的清洗液的浸潤、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其結(jié)果必然大大加速清洗過程，提高清洗效果。
二、超聲波清洗設(shè)備 超聲波清洗設(shè)備主要由超聲波發(fā)生器及清洗槽兩大部分組成。在被清洗件批量較大的情況下，還附有清洗液循環(huán)裝置；有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)清洗過程自動(dòng)化，還附有被清洗件傳送裝置。 一般情況下，超聲波發(fā)生器和清洗槽是兩個(gè)結(jié)構(gòu)上互相獨(dú)立的裝置，它們之間僅用一根電纜線連接起來，以傳送電功率。但也有的超聲波清洗設(shè)備是將發(fā)生器與清洗槽組合為一體的。 超聲波發(fā)生器是產(chǎn)生超聲頻電信號(hào)的功率源。常用的超聲波發(fā)生器從結(jié)構(gòu)上分為:電子管式、晶體管式、可控硅管式和高頻電機(jī)式四種。其中可控硅管式超聲波發(fā)生器體積小、效率高、操作簡(jiǎn)便。CFS-3型超聲波發(fā)生器就屬于這種類型。 超聲波發(fā)生器的外部結(jié)構(gòu)為一箱體，內(nèi)裝有各種電氣元件。為了保證這些電氣元件的正常工作，在功率較大的超聲波發(fā)生器內(nèi)還裝有冷卻風(fēng)扇。發(fā)生器外部設(shè)有控制臺(tái)，控制臺(tái)上設(shè)有電源開關(guān)、高壓開關(guān)、功率調(diào)節(jié)旋鈕、頻率調(diào)節(jié)旋鈕以及顯示陰極電流和屏極電壓的電流、電壓表。可控硅管式超聲波發(fā)生器無頻率調(diào)節(jié)旋鈕。 超聲波清洗槽由不銹鋼槽體、換能器及支架等組成。
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